JPH03121605A - 高出力進行波型増幅器 - Google Patents
高出力進行波型増幅器Info
- Publication number
- JPH03121605A JPH03121605A JP25872289A JP25872289A JPH03121605A JP H03121605 A JPH03121605 A JP H03121605A JP 25872289 A JP25872289 A JP 25872289A JP 25872289 A JP25872289 A JP 25872289A JP H03121605 A JPH03121605 A JP H03121605A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output
- terminal
- transmission line
- input
- amplifier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 46
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Microwave Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高出力化が図れる進行波型増幅器に関する。
進行波型増幅器においては、利得は個別素子利得の和に
なるため、利得が個別素子利得の積となる縦続型増幅器
に比べて個別素子利得が低い場合の利得合成に有利であ
る。能動素子においては利得・帯域幅積は一定に保たれ
るので、帯域を広くとろうとすると利得は低下してしま
う。このように広帯域化のために低下した利得を効率よ
く合成するためには、進行波型増幅器が優れている。こ
のため近年、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に構成されたモノ
リシックマイクロ波ＩＣ（ＭＭＩＣ）により、このよう
な進行波型増幅器が開発されており、Ｉ ＧＨｚから５
０ＧＨｚにわたる広帯域増幅器も実現されている。
なるため、利得が個別素子利得の積となる縦続型増幅器
に比べて個別素子利得が低い場合の利得合成に有利であ
る。能動素子においては利得・帯域幅積は一定に保たれ
るので、帯域を広くとろうとすると利得は低下してしま
う。このように広帯域化のために低下した利得を効率よ
く合成するためには、進行波型増幅器が優れている。こ
のため近年、半絶縁性ＧａＡｓ基板上に構成されたモノ
リシックマイクロ波ＩＣ（ＭＭＩＣ）により、このよう
な進行波型増幅器が開発されており、Ｉ ＧＨｚから５
０ＧＨｚにわたる広帯域増幅器も実現されている。
第４図は従来の進行波型増幅器の原理を説明するための
図であり、相互コンダクタンスｇ、を有する個別増幅素
子を複数個（ｎ個）備え、入力伝送線路２は各増幅素子
の入力端子を接続して２端子対回路を構成している。信
号源抵抗４（５０Ω）を備えた信号源５は、入力伝送線
路２の第１の端子７１に接続され、この人力伝送線路の
第２の端子７２は入力終端抵抗６（５０Ω）により終端
されている。
図であり、相互コンダクタンスｇ、を有する個別増幅素
子を複数個（ｎ個）備え、入力伝送線路２は各増幅素子
の入力端子を接続して２端子対回路を構成している。信
号源抵抗４（５０Ω）を備えた信号源５は、入力伝送線
路２の第１の端子７１に接続され、この人力伝送線路の
第２の端子７２は入力終端抵抗６（５０Ω）により終端
されている。
出力伝送線路３は、各増幅素子の出力端子を接続して２
端子対回路を構成し、第１の端子７３には出力終端抵抗
７、第２の端子７４には負荷抵抗（Ｒｏ＝５０Ω）８を
備えている。
端子対回路を構成し、第１の端子７３には出力終端抵抗
７、第２の端子７４には負荷抵抗（Ｒｏ＝５０Ω）８を
備えている。
このような進行波型増幅器において、信号源５から人力
された信号電圧は入力伝送線路２を図面上で左から右に
伝搬して行く。個別増幅素子１の入力電圧を順次Ｖ、、
Ｖ、、・・・、■７とすれば、伝送線路の損失が無けれ
ば、Ｖ、＝Ｖ２＝・・・＝Ｖｆｉ＝Ｖである。個別増幅
素子１の出力電力Ｉは、Ｉ＝ｇ、Ｖとして表され、個別
増幅素子１の出力電流を順次Ｉ、、Ｉ、、・・・、■、
、とすれば、Ｖ、＝Ｖ、＝・・・＝Ｖ、＝ＶのときはＩ
、＝Ｉｔ＝・・・＝１．＝Ｉである。各々の個別増幅素
子の出力電流は、出力伝送線路２上で左右２つに等分流
される。これらの電流のうち図において左から右に流れ
る電流は、出力伝送線路の最も右側において、 となる。したがって、この進行波型増幅器の利得Ｇｖは
、 と表される。このとき最も右側（ｎ番目）の能動素子の
出力端子に加わる電圧■。は、 ｎ！ Ｖｏ＝ Ｒ。
された信号電圧は入力伝送線路２を図面上で左から右に
伝搬して行く。個別増幅素子１の入力電圧を順次Ｖ、、
Ｖ、、・・・、■７とすれば、伝送線路の損失が無けれ
ば、Ｖ、＝Ｖ２＝・・・＝Ｖｆｉ＝Ｖである。個別増幅
素子１の出力電力Ｉは、Ｉ＝ｇ、Ｖとして表され、個別
増幅素子１の出力電流を順次Ｉ、、Ｉ、、・・・、■、
、とすれば、Ｖ、＝Ｖ、＝・・・＝Ｖ、＝ＶのときはＩ
、＝Ｉｔ＝・・・＝１．＝Ｉである。各々の個別増幅素
子の出力電流は、出力伝送線路２上で左右２つに等分流
される。これらの電流のうち図において左から右に流れ
る電流は、出力伝送線路の最も右側において、 となる。したがって、この進行波型増幅器の利得Ｇｖは
、 と表される。このとき最も右側（ｎ番目）の能動素子の
出力端子に加わる電圧■。は、 ｎ！ Ｖｏ＝ Ｒ。
である、出力伝送線路上の各位置における電圧。
電流は、特性インピーダンスが一定であるから、第４図
の上側に示した様に、最も右側で最も大きくなる一方で
、左側へ行く程振幅は小さくなる。
の上側に示した様に、最も右側で最も大きくなる一方で
、左側へ行く程振幅は小さくなる。
第５図は、第４図の進行波型増幅器の具体的構成例であ
る。個別増幅素子としてＧａＡｓＦＥＴ１１が用いられ
、複数個のＧａＡｓＦＥＴ１１の入力端子間は入力回路
インダクタ１３により接続され（インダクタンスＬＧ、
ただし両端の入力回路インダクタのインダクタンスＬＧ
／２） 、ＧａＡｓＦＥＴＩＩの出力端子間は出力回路
インダクタ１２により接続されている（インダクタンス
ＬＯ１ただし両端の出力回路インダクタのインダクタン
スＬＤ／２）。ＦＥＴの出力端子と出力回路インダクタ
の接続点には、出力回路キャパシタ（容量ｃｏ）１９が
接続されている。図において最も左側の入力回路インダ
クタは、信号源抵抗１５を備えた信号源１４に接続され
、最も右側の入力回路インダクタは、入力終端抵抗１６
により終端されている。
る。個別増幅素子としてＧａＡｓＦＥＴ１１が用いられ
、複数個のＧａＡｓＦＥＴ１１の入力端子間は入力回路
インダクタ１３により接続され（インダクタンスＬＧ、
ただし両端の入力回路インダクタのインダクタンスＬＧ
／２） 、ＧａＡｓＦＥＴＩＩの出力端子間は出力回路
インダクタ１２により接続されている（インダクタンス
ＬＯ１ただし両端の出力回路インダクタのインダクタン
スＬＤ／２）。ＦＥＴの出力端子と出力回路インダクタ
の接続点には、出力回路キャパシタ（容量ｃｏ）１９が
接続されている。図において最も左側の入力回路インダ
クタは、信号源抵抗１５を備えた信号源１４に接続され
、最も右側の入力回路インダクタは、入力終端抵抗１６
により終端されている。
また、最も左側の出力回路インダクタは、出力終端抵抗
１７により終端され、最も右側の出力回路インダクタは
、負荷抵抗１８に接続されている。
１７により終端され、最も右側の出力回路インダクタは
、負荷抵抗１８に接続されている。
ＧａＡｓＦＥＴ１１は、内部にゲート・ソース間容量Ｃ
ｇｓおよびドレイン・ソース間容３ｊｌＣｄ、を有して
いる。このため、 Ｃ，、＝Ｃ，、十Ｃ。
ｇｓおよびドレイン・ソース間容３ｊｌＣｄ、を有して
いる。このため、 Ｃ，、＝Ｃ，、十Ｃ。
となるように出力回路キャパシタ（Ｃ，Ｈ９を付加し、
として入・出力伝送線路の特性インピーダンスを合わせ
、 １ として入・出力伝送線路の位相定数を合わせている。
、 １ として入・出力伝送線路の位相定数を合わせている。
第４．第５図で示した従来例の進行波型増幅器において
は、最終出力段（最も右側）の増幅素子に最も高い電圧
が加わる。ＣａＡｓＦＥＴの場合、ドレイン・ソース間
の耐圧ＶＳＯは２０Ｖ程度である。
は、最終出力段（最も右側）の増幅素子に最も高い電圧
が加わる。ＣａＡｓＦＥＴの場合、ドレイン・ソース間
の耐圧ＶＳＯは２０Ｖ程度である。
このため出力電圧振幅は、尖頭値で２０Ｖが最大となる
。また人・出力伝送線路の特性インピーダンスは５０Ω
であることから、最大出力Ｐ １ａａＸは、ＶＩＤによ
り、半導体を用いた進行波型増幅器では、負荷抵抗に最
も近い能動素子の耐圧により出力が制限されてしまい、
１稠程度以上の出力が得られず、これが問題となってい
た。
。また人・出力伝送線路の特性インピーダンスは５０Ω
であることから、最大出力Ｐ １ａａＸは、ＶＩＤによ
り、半導体を用いた進行波型増幅器では、負荷抵抗に最
も近い能動素子の耐圧により出力が制限されてしまい、
１稠程度以上の出力が得られず、これが問題となってい
た。
本発明の目的は、進行波型増幅器において前記欠点を除
去し、出力電力を倍増できる高出力進行波型増幅器を提
供することにある。
去し、出力電力を倍増できる高出力進行波型増幅器を提
供することにある。
本発明は、複数の増幅半導体素子の入力端子間を接続し
て構成される２端子対入力伝送線路と、前記半導体増幅
素子の出力端子間を接続して構成される２端子対出力伝
送線路とを備える高出力進行波型増幅器において、 入力端子が増幅器入力端子に接続され、第１の出力端子
が前記入力伝送線路の第１の端子に接続され、第２の出
力端子が前記入力伝送線路の第２の端子に接続された電
力分配器と、 第１の入力端子が前記出力伝送線路の第１の端子に接続
され、第２の入力端子が前記出力伝送線路の第２の端子
に接続され、出力信号を合成する電力合成器とを備える
ことを特徴としている。
て構成される２端子対入力伝送線路と、前記半導体増幅
素子の出力端子間を接続して構成される２端子対出力伝
送線路とを備える高出力進行波型増幅器において、 入力端子が増幅器入力端子に接続され、第１の出力端子
が前記入力伝送線路の第１の端子に接続され、第２の出
力端子が前記入力伝送線路の第２の端子に接続された電
力分配器と、 第１の入力端子が前記出力伝送線路の第１の端子に接続
され、第２の入力端子が前記出力伝送線路の第２の端子
に接続され、出力信号を合成する電力合成器とを備える
ことを特徴としている。
（作用〕
本発明では、進行波型増幅器において進行波と後進波の
両方を用いて電力を増幅するため、出力伝送線路の第１
の端子と第２の端子の両方において電圧振幅が最大とな
り、増幅素子の耐圧Ｖｌｌｌを改善しなくても出力を倍
増させることができる。
両方を用いて電力を増幅するため、出力伝送線路の第１
の端子と第２の端子の両方において電圧振幅が最大とな
り、増幅素子の耐圧Ｖｌｌｌを改善しなくても出力を倍
増させることができる。
第１図は本発明の高出力進行波型増幅器の基本構成を示
す図である。第１図において、入力伝送線路２２と出力
伝送線路２３との間は、複数個の増幅素子２１で分布的
に結合されている。信号源インピーダンス２７を有する
信号源２６は、増幅器入力端子２８を経て電力分配器２
５の入力端子に接続される。
す図である。第１図において、入力伝送線路２２と出力
伝送線路２３との間は、複数個の増幅素子２１で分布的
に結合されている。信号源インピーダンス２７を有する
信号源２６は、増幅器入力端子２８を経て電力分配器２
５の入力端子に接続される。
この電力分配器により２等分された信号は、それぞれ入
力伝送線路２２の第１の端子２９と第２の、端子３０と
に入力される。出力伝送線路２３の第１の端子３１と第
２の端子３２は電力合成器２４の２つの入力端子に接続
され、電力合成器２４の出力端子は増幅器の出力端子３
４を兼ねている。出力端子３４には、負荷抵抗（Ｒ，）
３３が接続される。この負荷抵抗は、通常５０Ωである
。
力伝送線路２２の第１の端子２９と第２の、端子３０と
に入力される。出力伝送線路２３の第１の端子３１と第
２の端子３２は電力合成器２４の２つの入力端子に接続
され、電力合成器２４の出力端子は増幅器の出力端子３
４を兼ねている。出力端子３４には、負荷抵抗（Ｒ，）
３３が接続される。この負荷抵抗は、通常５０Ωである
。
第１図にはさらに、出力伝送線路上の電圧振幅３５、３
６が示されている。電圧振幅３５は、入力伝送線路２２
の第１の端子２９に入力した信号の増幅過程を示し、電
圧振幅３６は入力伝送線路２２の第２の端子３０に入力
した信号の増幅過程を示している。
６が示されている。電圧振幅３５は、入力伝送線路２２
の第１の端子２９に入力した信号の増幅過程を示し、電
圧振幅３６は入力伝送線路２２の第２の端子３０に入力
した信号の増幅過程を示している。
第２図は第１図に示した構成の第１の具体的な実施例を
示すものである。第２図において、複数個のＧａＡｓＦ
ＥＴ４１の入力端子間は入力回路インダクタ４３により
接続され（インダクタンスＬｒ、、ただし両端の入力回
路インダクタのインダクタンスＬ、／２）、ＧａＡｓＦ
ＥＴ４１の出力端子間は出力回路インダクタ４２により
接続され（インダクタンスし。、ただし両端の出力回路
インダクタのインダクタンスＬＤ／２）、入力伝送線路
と出力伝送線路の間が分布的に結合されている。また、
ＧａＡｓＦＥＴ４１の出力端子と出力回路インダクタ４
２との接続点には、出力回路キャパシタ（容量ＣＤ）５
０が接続されている。
示すものである。第２図において、複数個のＧａＡｓＦ
ＥＴ４１の入力端子間は入力回路インダクタ４３により
接続され（インダクタンスＬｒ、、ただし両端の入力回
路インダクタのインダクタンスＬ、／２）、ＧａＡｓＦ
ＥＴ４１の出力端子間は出力回路インダクタ４２により
接続され（インダクタンスし。、ただし両端の出力回路
インダクタのインダクタンスＬＤ／２）、入力伝送線路
と出力伝送線路の間が分布的に結合されている。また、
ＧａＡｓＦＥＴ４１の出力端子と出力回路インダクタ４
２との接続点には、出力回路キャパシタ（容量ＣＤ）５
０が接続されている。
電力分配器は、ウィルキンソン型であり、分布定数線路
４４．４５およびバラスト抵抗４６がら構成され、この
電力分配器には信号源抵抗１５を含む信号源１４が接続
される。電力合成器もウィルキンソン型であり、分布定
数線路４７．４８およびバラスト抵抗４９から構成され
、この電力合成器には負荷抵抗（Ｒ，）５１が接続され
る。
４４．４５およびバラスト抵抗４６がら構成され、この
電力分配器には信号源抵抗１５を含む信号源１４が接続
される。電力合成器もウィルキンソン型であり、分布定
数線路４７．４８およびバラスト抵抗４９から構成され
、この電力合成器には負荷抵抗（Ｒ，）５１が接続され
る。
第３図は第１図に示した構成の第２の具体的実施例を示
すものである。第２図に示した第１の実施例との相違点
は、分布定数線路６２．６３を用いて入力伝送線路およ
び出力伝送線路が構成されている点である。この高出力
進行波型増幅器では、出力伝送線路にキャパシタＣＤを
付加していない。
すものである。第２図に示した第１の実施例との相違点
は、分布定数線路６２．６３を用いて入力伝送線路およ
び出力伝送線路が構成されている点である。この高出力
進行波型増幅器では、出力伝送線路にキャパシタＣＤを
付加していない。
このため入力伝送線路および出力伝送線路の特性インピ
ーダンスは共に５０Ωであるが、Ｃ，、＞Ｃ４゜である
ので位相定数は出力伝送線路の方が大きい。
ーダンスは共に５０Ωであるが、Ｃ，、＞Ｃ４゜である
ので位相定数は出力伝送線路の方が大きい。
このため出力回路分布定数線路の単位セグメント当りの
長さを入力伝送線路の単位セグメント長より長くして、
入力伝送線路および出力伝送線路の単位セグメント当り
の電気長を同じにしている。
長さを入力伝送線路の単位セグメント長より長くして、
入力伝送線路および出力伝送線路の単位セグメント当り
の電気長を同じにしている。
以上説明した本発明の実施例においては、電力分配器、
電力合成器にはウィルキンソン型の電力分配器、電力合
成器を用いたが電力分配器、電力合成器はウィルキンソ
ン型に限らず、どのようなものでもよい。またウィルキ
ンソン型電力分配器。
電力合成器にはウィルキンソン型の電力分配器、電力合
成器を用いたが電力分配器、電力合成器はウィルキンソ
ン型に限らず、どのようなものでもよい。またウィルキ
ンソン型電力分配器。
電力合成器においてバラスト抵抗をはずしたものであっ
ても良い。また増幅器はモノリシックＩＣ構成であって
もハイブリッドＩＣ化成であってもどちらでも良いこと
は言うまでもなく、一部の回路をモノリシックＩＣ化し
他をハイブリッドＩＣ化してもよい。
ても良い。また増幅器はモノリシックＩＣ構成であって
もハイブリッドＩＣ化成であってもどちらでも良いこと
は言うまでもなく、一部の回路をモノリシックＩＣ化し
他をハイブリッドＩＣ化してもよい。
〔発明の効果］
本発明の高出力進行波型増幅器においては、出力伝送線
路上で進行波と後進波の両方を用いて増幅するため、能
動素子の耐圧を改善しなくても増幅器出力を倍増できる
ばかりでなく、進行波型増幅器が本来有する広帯域特性
も併せ持っている。
路上で進行波と後進波の両方を用いて増幅するため、能
動素子の耐圧を改善しなくても増幅器出力を倍増できる
ばかりでなく、進行波型増幅器が本来有する広帯域特性
も併せ持っている。
このため本発明のレーダ装置応用などマイクロ波ミリ波
工学上の意義は大きいものである。
工学上の意義は大きいものである。
第１図は本発明の基本構成を説明するための図、第２図
、第３図は本発明の具体的な実施例をそれぞれ示す図、 第４図、第５図は従来例を説明するための図である。 １．２１ ２．２２ ３．３３ Ｌ ４１ １２、 ４２ １３．４３ ２５・ ・ ２４・ ・ １４、 ２６ ４．１５゜ ６２．６３・ 増幅素子 入力伝送線路 出力伝送線路 ＧａＡｓＦＥＴ 出力回路インダクタ 入力回路インダクタ 電力分配器 電力合成器 信号源 ・・信号源抵抗 分布定数線路
、第３図は本発明の具体的な実施例をそれぞれ示す図、 第４図、第５図は従来例を説明するための図である。 １．２１ ２．２２ ３．３３ Ｌ ４１ １２、 ４２ １３．４３ ２５・ ・ ２４・ ・ １４、 ２６ ４．１５゜ ６２．６３・ 増幅素子 入力伝送線路 出力伝送線路 ＧａＡｓＦＥＴ 出力回路インダクタ 入力回路インダクタ 電力分配器 電力合成器 信号源 ・・信号源抵抗 分布定数線路
Claims (1)
- （１）複数の半導体増幅素子の入力端子間を接続して構
成される２端子対入力伝送線路と、前記半導体増幅素子
の出力端子間を接続して構成される２端子対出力伝送線
路とを備える高出力進行波型増幅器において、 入力端子が増幅器入力端子に接続され、第１の出力端子
が前記入力伝送線路の第１の端子に接続され、第２の出
力端子が前記入力伝送線路の第２の端子に接続された電
力分配器と、 第１の入力端子が前記出力伝送線路の第１の端子に接続
され、第２の入力端子が前記出力伝送線路の第２の端子
に接続され、出力信号を合成する電力合成器とを備える
ことを特徴とする高出力進行波型増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25872289A JPH03121605A (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 高出力進行波型増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25872289A JPH03121605A (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 高出力進行波型増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03121605A true JPH03121605A (ja) | 1991-05-23 |
Family
ID=17324182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25872289A Pending JPH03121605A (ja) | 1989-10-05 | 1989-10-05 | 高出力進行波型増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03121605A (ja) |
-
1989
- 1989-10-05 JP JP25872289A patent/JPH03121605A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10686408B2 (en) | Four-way Doherty amplifier and mobile telecommunications base station | |
| US5060298A (en) | Monolithic double balanced mixer with high third order intercept point employing an active distributed balun | |
| US20050195031A1 (en) | Switched mode power amplifier using lumped element impedance inverter for parallel combining | |
| US4668920A (en) | Power divider/combiner circuit | |
| US5349306A (en) | Apparatus and method for high performance wide-band power amplifier monolithic microwave integrated circuits | |
| KR19980701804A (ko) | 증폭기 회로 및 증폭기 회로 동조 방법 | |
| US5177381A (en) | Distributed logarithmic amplifier and method | |
| TWI655843B (zh) | 多路射頻功率放大裝置 | |
| JPH01137710A (ja) | 広帯域増幅器 | |
| US4406990A (en) | Direct coupled DC amplification circuit | |
| JPH0396007A (ja) | インピーダンス変換を行うための装置 | |
| EP0196098B1 (en) | Broadband amplifier/mixer | |
| EP3065293B1 (en) | Distributed amplifier | |
| US4760350A (en) | Internally matched power amplifier | |
| US6778036B2 (en) | High-frequency circuit device having isolator ports each having two terminals | |
| US4845440A (en) | Distributed amplifier circuits | |
| US6124742A (en) | Wide bandwidth frequency multiplier | |
| JPH011320A (ja) | 分布増幅器及びその操作方法 | |
| CN116614093A (zh) | 一种功率放大器及电子设备 | |
| JPH03250807A (ja) | 電力合成形多段増幅器 | |
| US4897615A (en) | High efficiency amplifier | |
| US4532480A (en) | High power amplifier arrangements | |
| US5008633A (en) | Cross-fed FET power-chip | |
| US5053719A (en) | Wide-band push-pull amplifier | |
| JPH03121605A (ja) | 高出力進行波型増幅器 |